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设圆满足:①截y轴所得弦长为2;②被x轴分成两段圆弧,其弧长的比为3:1,在满足...

设圆满足:①截y轴所得弦长为2;②被x轴分成两段圆弧,其弧长的比为3:1,在满足条件①、②的所有圆中,求圆心到直线l:x-2y=0的距离最小的圆的方程.
圆被x轴分成两段圆弧,其弧长的比为3:1,劣弧所对的圆心角为90°,设圆的圆心为P(a,b),圆P截X轴所得的弦长为, 截y轴所得弦长为2;可得圆心轨迹方程,圆心到直线l:x-2y=0的距离最小,利用基本不等式,求得圆的方程. 解法一:设圆的圆心为P(a,b),半径为r,则点P到x轴,y轴的距离分别为|b|,|a|. 由题设知圆P截x轴所得劣弧对的圆心角为90°,知圆P截X轴所得的弦长为,故r2=2b2, 又圆P截y轴所得的弦长为2,所以有 r2=a2+1. 从而得2b2-a2=1. 又点P(a,b)到直线x-2y=0的距离为, 所以5d2=|a-2b|2 =a2+4b2-4ab ≥a2+4b2-2(a2+b2) =2b2-a2=1, 当且仅当a=b时上式等号成立,此时5d2=1,从而d取得最小值. 由此有 解此方程组得或 由于r2=2b2知. 于是,所求圆的方程是 (x-1)2+(y-1)2=2,或(x+1)2+(y+1)2=2. 解法二:同解法一,得 ∴ 得① 将a2=2b2-1代入①式,整理得② 把它看作b的二次方程,由于方程有实根,故判别式非负,即 △=8(5d2-1)≥0, 得5d2≥1. ∴5d2有最小值1,从而d有最小值. 将其代入②式得2b2±4b+2=0.解得b=±1. 将b=±1代入r2=2b2,得r2=2.由r2=a2+1得a=±1. 综上a=±1,b=±1,r2=2. 由|a-2b|=1知a,b同号. 于是,所求圆的方程是 (x-1)2+(y-1)2=2,或(x+1)2+(y+1)2=2.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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